Domande e risposte: Se l’Universo si espande, perché ci sono galassie che si scontrano?

Il valore della costante di Hubble, quindi il tasso con cui si espande lo spazio attorno a noi, ci suggerisce la risposta a questa domanda, una delle più frequenti in merito al complesso concetto di espansione dell’Universo.

La costante di Hubble afferma che ogni milione di parsec, quindi ogni circa 3 milioni di anni luce dal punto di osservazione, la velocità di allontanamento rispetto all’osservatore aumenta di circa 70 km/s.

Questo sembra proprio un valore estremamente piccolo: basti pensare a quanto sia grande una distanza di oltre 3 milioni di anni luce!

In effetti, è sufficiente fare qualche semplice calcolo per capire meglio. 

Nel caso di una stella distante da noi circa 1000 parsec (3260 anni luce), la velocità di recessione sarebbe pari a circa 0,07 km/s, un valore piccolissimo se confrontato con il moto attorno al centro della Galassia, pari a oltre 200 km/s!

La situazione è ancora più chiara se consideriamo i pianeti. Anche il più distante dalla Terra, Nettuno, a causa dell’espansione dell’Universo si allontanerebbe da noi a circa 10 nm, 10 miliardesimi di metro, al secondo! Questo valore è così piccolo da risultare assolutamente trascurabile, di gran lunga sopravanzato dalle interazioni gravitazionali con il Sole, gli altri pianeti, i suoi stessi satelliti. 

Siamo arrivati a un’importante conclusione: l’espansione dell’Universo non si nota per piccole scale, perché è svariati ordini di grandezza sopravanzata da molte altre variabili, prima su tutti la forza di gravità. Per osservare l’effetto dobbiamo rivolgere il nostro sguardo necessariamente verso galassie estremamente lontane, affinché lo spazio che ci separa sia sufficientemente vasto da notare velocità di recessione comparabili, o superiori, con quelle gravitazionali. 

Il limite per il quale l’espansione dell’Universo si fa sentire può essere identificato come la distanza alla quale competono velocità di espansione superiori ai 1.000 km/s. Questo limite si trova a circa 50 milioni di anni luce. Entro questa distanza, l’espansione dell’Universo può essere trascurata.

Quando i moti gravitazionali all’interno di un certo spazio sono maggiori dell’espansione dell’Universo, allora le interazioni gravitazionali sono ancora possibili. 

Gli ammassi di galassie hanno diametri di qualche decina di milioni di anni luce, quindi da un estremo all’altro la velocità di recessione tra due galassie potrebbe superare i 1000 km/s. I moti gravitazionali attorno al centro di massa, però, possono essere anche dieci volte superiori e di fatto l’ammasso non viene disperso. 

Per distanze inferiori, le cose sono ancora più semplici. La galassia di Andromeda, distante 2,3 milioni di anni luce, si dovrebbe allontanare da noi a una velocità di circa 50 km/s, ma la reciproca attrazione gravitazionale è così forte che, sebbene lo spazio di espanda, le due galassie si avvicinano a circa 100 km/s. Questo non significa che lo spazio non si espande, ma solamente che per piccole distanze prevale l’effetto risultante delle interazioni gravitazionali, quindi i moti attraverso lo spazio.

Alla ricerca della sfera di Dyson

Questo post è tratto dal mio libro "Vita nell'Universo: eccezione o regola?", disponibile in ebook Kindle, in PDF ad alta risoluzione e in versione cartacea. 

Con la scoperta di pianeti extrasolari simili alla Terra, alcuni dei quali molto più vecchi del nostro, è possibile immaginare, con un po’ di ottimismo, che alcune civiltà abbiano superato il momento autodistruttivo che noi stiamo attraversando da 70 anni e si trovino in un periodo di sviluppo tecnologico sostenibile molto più avanzato del nostro.

Questa considerazione ci porta a immaginare che le civiltà evolute abbiano prima o poi superato i problemi che attanagliano noi, e si pensa qualsiasi specie che a un certo punto necessita di maggiori risorse di quelle disponibili sul proprio pianeta per continuare a evolvere.

Il primo problema è sicuramente di natura energetica.

I combustibili fossili hanno una durata molto limitata; il nucleare attraverso la fissione pure, mentre la fusione è per noi ancora lungi dall’arrivare (se mai si dovesse rivelare efficiente). L’unica fonte di energia rinnovabile per miliardi di anni è quella emessa dalla stella stessa. A parte una frazione infinitesima che riscalda il pianeta e rende possibile tutti i processi biologici, oltre il 99% della radiazione stellare si disperde semplicemente nello spazio.

Un fisico britannico, Freeman Dyson, ha ipotizzato che una specie evoluta potrebbe trovare vantaggioso circondare il proprio astro di una flotta di sonde con il compito di immagazzinare l’energia e poi utilizzarla. Le migliaia di astronavi finirebbero per costituire una specie di sfera attorno alla stella, ribattezzata sfera di Dyson.

Una semplice sfera di Dyson

Impossibile? Fantascienza pura?

Guardiamo la Terra da lontano e scopriremo che involontariamente e caoticamente una specie di sfera di Dyson l’abbiamo già costruita con migliaia di satelliti immessi nelle basse orbite.

Probabilmente, se vivremo abbastanza a lungo, anche noi un giorno dovremo pensare a una soluzione di questo tipo (per ora è troppo efficiente e democratica per noi che siamo ancora in piena fase autodistruttiva).

Una consistente sfera di Dyson dovrebbe assorbire una rilevante quantità di luce stellare e rendersi quindi visibile attraverso misure spettroscopiche come dei segnali anomali e inspiegabili nello spettro delle stelle. L’aumento della temperatura di questi ipotetici pannelli solari causato dalla radiazione stellare dovrebbe essere visibile come un eccesso di infrarosso.

Sembra fantascientifico o quantomeno azzardato, ma una ricerca in tal senso è stata effettivamente condotta, se non altro perché quasi gratuita. Per scoprire anomalie nella parte infrarossa dello spettro un gruppo di ricerca del Fermilab (Chicago) ha analizzato scrupolosamente i dati di un satellite, IRAS, disponibili ormai da diversi anni a tutti gli istituti di ricerca. Su 250.000 stelle sparse nel 96% dell’intera volta celeste, sono stati individuati 17 possibili candidati, tra cui 4 mostrano anomalie interessanti che richiedono maggiori approfondimenti e che al momento non è possibile spiegare attraverso qualche fenomeno naturale conosciuto.

Il candidato migliore che sembrerebbe soddisfare i calcoli e le proprietà di una sfera di Dyson costruita secondo le nostre attuali conoscenze è IRAS 20369-5131.

I promotori della ricerca affermano che con i dati di IRAS è possibile in teoria scoprire sfere di Dyson fino a una distanza di circa 1000 anni luce. Potrebbe essere una ricerca infruttuosa, forse, ma perché non continuare visto che ha costi irrisori e la nostra tecnologia non soffre, come invece succede per l’individuazione di pianeti extrasolari di tipo terrestre?

Il Saturn V: il razzo più grande mai costruito

Questo post è tratto dal mio libro "Sognando il Sistema Solare", disponibile in ebook Kindle, in PDF ad alta risoluzione e in versione cartacea con il nuovo titolo di "Conoscere, Capire, Esplorare il Sistema Solare"  

Difficile riuscire a immaginare cosa si possa provare nel trovarsi di fronte all’imponente Saturn V, a meno che non si abbia la fortuna di visitare il museo Smithsonian, negli Stati Uniti, e capire che in uno degli scarichi dei motori del primo stadio potrebbe tranquillamente viverci una persona, tanto è grande. 

I motori del Saturn V

Difficile anche comprendere come questo gigantesco agglomerato di metallo, cavi e carburante, dal peso di 3 mila tonnellate, potesse far volare tre impavidi uomini e portarli in una regione di spazio dove nessuno era mai arrivato e soprattutto nessun’altro si è più avventurato.

E si fatica non poco ad accettare il fatto che questo manufatto, così enorme e imponente, sia stato partorito interamente dalla genialità della mente umana. 

Il Saturn V, l’unico a portare uomini oltre la bassa orbita terrestre, era un imponente razzo costituito da oltre 3 milioni di pezzi, alto 111 metri, capace di portare in orbita lunare un peso di circa 45 tonnellate.

Gran parte della sua struttura era piena di carburante e riservata a lasciare la superficie e l’atmosfera terrestre, un’impresa molto più difficile di quanto si possa  pensare, soprattutto se si deve trasportare un’astronave con equipaggio umano dal peso di diverse tonnellate.

Ben 80 metri del Saturn V servivano proprio per questo scopo. Con un consumo massimo di circa 15 tonnellate di carburante al secondo, il razzo doveva portare in orbita la “parte superiore” che alloggiava la vera e propria astronave Apollo.

Il vettore aveva tre stadi, ovvero era formato da tre unità che avevano diversi compiti. 

Il primo stadio era individuato dalla parte inferiore ed era il più potente, riservato al decollo e ai primi istanti di salita in atmosfera terrestre.

Alto 42 metri e con un diametro di 10, era pieno di ossigeno liquido e cherosene e dotato di 5 motori.

L’accensione durava 168 secondi, dalla partenza fino a un’altezza di circa 65 km, quando finito il propellente veniva espulso e ricadeva in pieno oceano.

L’espulsione liberava il secondo stadio alto 24 metri e formato da 5 motori, con il compito di fornire la spinta necessaria all’astronave per raggiungere gli strati più alti dell’atmosfera.

Esaurito il carburante veniva espulso per liberare il terzo e ultimo stadio, alto circa 18 metri.

Il terzo stadio era l’unico razzo del complesso sistema modulare del Saturn V che poteva essere riacceso. Questo infatti serviva inizialmente per porre l’astronave in orbita terrestre di parcheggio, in attesa del via libera da parte del controllo missione per la seconda e ultima accensione che avrebbe portato l’astronave verso la Luna.

Se il Saturn V era indubbiamente il gigante dello spazio, il rimorchio cingolato che doveva trasportarlo dalla base alla rampa di lancio era sicuramente il gigante della strada.

Pochi giorni prima della partenza, l’enorme vettore in configurazione di lancio veniva trasportato verso la rampa da questo super rimorchiatore dal peso di oltre 2500 tonnellate, dotato di due motori da 2700 cavalli e altrettanti da 1000, che alla velocità di crociera di 1,7 km/h impiegava diverse ore per giungere a destinazione.

Rimorchi simili sono stati utilizzati per trasportare lo Space Shuttle e per tutti gli altri razzi diretti verso la rampa di lancio. 

Il mio ultimo libro: siamo soli nell'Universo?

Sono disponibili le seguenti edizioni:

-   Versione cartacea su Lulu.com e Amazon.it 

-   Versione digitale per dispositivi Kindle e tutti i lettori di ebook

-   Versione digitale in formato PDF con immagini in alta risoluzione

Con un concorso lanciato sulle pagine di questo blog si è concluso il mio ultimo libro e questa è la doverosa scheda di presentazione.
Non si tratta infatti di un classico manuale di astronomia pratica, ma di un volume che tratta in modo serio, approfondito e semplice uno degli argomenti più affascinanti di sempre: c'è vita nell'Universo? Siamo soli nell'Universo?

Il mio nuovo libro. Siamo soli nell'Universo?

Non si parla dei fantomatici avvistamenti UFO e di presunti contatti con esseri alieni qui sulla Terra, ma degli sforzi che da oltre mezzo secolo importanti scienziati stanno facendo nel rispondere alla domanda più antica di sempre.

Vedremo allora se ci sono forme di vita primitive su Marte, e forse la risposta sarà affermativa, poi ci spingeremo verso Titano ed Europa, satelliti di Saturno e Giove. Andremo ad analizzare cosa hanno prodotto cinquant'anni di progetti SETI, delle attività atte a scoprire tracce di civiltà evolute nell'Universo, poi andremo a sbirciare nei pianeti extrasolari perché stiamo cominciando a scoprire corpi celesti molto simili alla Terra.
E' un viaggio emozionante e allo stesso tempo rigoroso attraverso la scienza (quella vera, non quella della TV e dei giornali) che in silenzio cerca di scoprire l'affascinente e misteriosa verità che si nasconde nel buio e nel freddo dell'Universo.

Ho preparato anche una sinossi, che potrebbe sembrare ridondante, ma ve la propongo lo stesso per comprendere meglio la filosofia del libro:

La Terra è un pianeta roccioso come tanti, che orbita attorno a una stella tra le più comuni dell’Universo, in una galassia normale che fa parte di una classe che ne contiene centinaia di miliardi. I nostri corpi sono fatti per gran parte d’acqua, la molecola più abbondante del cosmo, e da carbonio, il quarto elemento dopo l’idrogeno, l’elio e l’ossigeno.

La nostra stessa esistenza, fatta di materia così straordinariamente comune, è la migliore prova che noi non possiamo essere soli nell’Universo. La vita, più che eccezione, sembra essere la normale conseguenza delle leggi fisiche che governano il Cosmo. E allora, dove sono tutti quanti? Abbiamo trovato dei batteri su Marte? Siamo riusciti ad ascoltare trasmissioni radio di civiltà extraterrestri evolute? Abbiamo scoperto pianeti simili alla Terra? Ci stiamo provando seriamente da più di mezzo secolo e forse siamo più vicini alla risposta di quanto si possa immaginare.

Non possiamo essere soli nell'Universo; ormai nessuno si spingerebbe a fare un'affermazione del genere. Bisogna solo sapere cosa cercare e come cercare nella vastità del Cosmo. 

Nel corso degli anni ci abbiamo provato in ogni modo, persino cercando astronavi aliene vicino alla Terra o enormi sfere di pannelli solari attorno ad altre stelle. A volte abbiamo preso degli abbagli, in altri casi forse abbiamo avuto una gran sfortuna, ma prima o poi la verità la scopriremo; basta solamente continuare a cercare.

Le scoperte, soprattutto per quanto riguarda i pianeti extrasolari, si susseguono a ritmi serrati, per questo motivo il libro sarà continuamente aggiornato nel corso dei mesi.

Sono disponibili le seguenti edizioni:

-   Versione cartacea su Lulu.com e Amazon.it 

-   Versione digitale per dispositivi Kindle e tutti i lettori di ebook

-   Versione digitale in formato PDF con immagini in alta risoluzione 

Coloro che hanno partecipato al concorso, se acquistano l'edizione cartacea hann diritto a una copia digitale gratuita. Basta mandarmi una mail all'indirizzo infoATdanielegasparri.com (sostituire AT con @) con allegata la ricevuta d'acquisto.

Risultati del concorso per il titolo del mio libro

Eccoci qui;
il "concorso" per scegliere il titolo del mio ultiimo libro è terminato e devo dire che la partecipazione è stata più alta di quanto mi aspettassi.
Anche il livello dei titoli è stato molto alto e questo mi ha messo non poco in difficoltà.
Ci ho pensato diversi giorni, ho scritto i titoli più volte su pezzi di carta volanti; a un certo punto ho anche pensato di metterli tutti, ma non era proprio fattibile.
Alla fine, consultandomi anche con altri amici/colleghi, sono arrivato a una difficilissima scelta, dettata anche dal fatto che il libro si venderà solamente online, in mezzo a migliaia di altri volumi e che quindi nel titolo devono esserci riferimenti quanto più possibile diretti all'essenza di quello che è scritto nelle pagine interne, che purtroppo non si possono sfogliare prima.
Rileggendo e ricontrollando il testo, mi sono accorto che il titolo suggeritomi da Girolamo Raso era quello che sembrava tessere un filo comune a tutto il libro: la vita nell'Universo è un'eccezione o una regola?

Il vincitore quindi è Girolamo Raso, al cui titolo mi sono permesso di aggiungere una parola:

Vita nell'Universo: eccezione o regola?

A lui spetta come promesso una copia cartacea gratuita, mentre a tutti voi che avete partecipato (spero che non ve la siate presa per non aver vinto) va un grazie immenso qui sul blog e indelebile nell'apposita pagina dei ringraziamenti del libro.

Ma per ringraziarvi ancora di più, perché il vostro contributo è andato per me ben oltre il mero aiuto nella difficile scelta del titolo, se doveste acquistare la copia cartacea vi spetterà gratuitamente la versione digitale in PDF e/o la versione ebook per Kindle (a vostra scelta, potete richiederle entrambe). L'offerta è rivolta solo a chi ha partecipato al concorso.

Il libro ha già intrapreso l'iter di pubblicazione e al momento è già disponibile in formato kindle, in PDF ad alta risoluzione, e in versione carrtacea su Lulu.com. Tra un paio di giorni arriverà anche la versione cartacea di Amazon, che è raggiungibile a questo link.

Grazie ancora a tutti voi e mi raccomando: se avete suggerimenti, consigli, critiche non esitate a crivermi!
Quando il libro sarà disponibile su tutti i canali di vendità farò una presentazione "ufficiale" con un nuovo articolo qui sul blog.